[发明专利]一种微生物修复系统活性评价的方法

说明书

技术领域

一种微生物修复系统活性评价的方法，属于资源与环境技术领域，尤其涉及微生 物修复系统活性评价的体系建立。

背景技术

现有污水处理技术中，微生物修复系统应用最为广泛。微生物修复系统是一个高 度复杂、呈非线性的多因素影响的系统。通过污染指标（COD_Cr、总氮、氨氮、总磷等）的测量来 反映微生物修复系统的活性不仅具有一定的延时性，更重要的是其不能定量全面的评价微 生物修复系统的活性状态。通过机理模拟模型（ASM1、ASM2等）对微生物修复系统进行仿真 与参数优化不仅需要大量的数据作为支撑，其参数众多、机理描述复杂也限制了其进一步 的推广应用。越来越多的研究表明，利用微生物修复系统活性状态指标（氧化还原电位、耗 氧速率等）来描述微生物修复系统的活性状态具有较好的直接性和适用性。但是目前的众 多研究仍仅限于单个活性状态指标的建立及其应用。作为一个完整的系统，全面筛选微生 物修复系统活性状态评价指标，全面分析活性状态指标与污染指标之间的联系，全面分析 重要影响因子与活性状态指标的关系旨在重要。基于此，一种微生物修复系统活性评价体 系方法的建立将具有深远意义，其能定量揭示活性评价（状态）测量指标与污染指标之间的 耦合关系。

正交试验设计是研究多因素多水平问题的一种设计方法，其是根据正交性从全面 试验中挑选出部分有代表性的点进行试验，是一种高效率、快速、经济的实验设计方法。通 过正交分析，可以试验得到各影响因子的影响权重，也可以找到最佳的试验条件。把正交设 计思想应用于微生物修复系统活性状态影响因子、活性状态评价指标的试验与分析具有重 大现实意义，其能大大减少试验工作的数量，也能使试验设计更加合理。

Elman网络可以看作是一个具有局部记忆单元和局部反馈连接的前向神经网络。 Elman网络具有与多层前向网络相似的多层结构。它的主要结构是前馈连接，包括输入层、 隐含层、输出层。在这种网络中，除了普通的隐含层外，还有一个特别的隐含层，称为关联 层(或承接层层)。该层从隐含层接收反馈信号，每一个隐含层节点都有一个与之对应的关 联层节点连接。关联层的作用是通过联接记忆将上一个时刻的隐层状态连同当前时刻的网 络输入一起作为隐层的输入，相当于状态反馈。把Elman网络方法应用于微生物修复系统活 性状态评价中，不仅能解决微生物修复系统高度非线性复杂问题，也为其程序化及进一步 的推广应用提供基础。

发明内容

通过污染指标（COD_Cr、总氮、氨氮、总磷等）的测量来反映微生物修复系统的活性具 有一定的延时性，不能定量全面的评价微生物修复系统的活性状态。现发明一种对微生物 修复系统活性评价的方法，建立一种微生物修复系统活性评价体系，其能定量揭示活性评 价（状态）测量指标与污染指标之间的耦合关系。

一种微生物修复系统活性评价的方法，其特征在于：利用正交设计方法确立影响 因子和微生物修复系统活性状态指标及污染指标之间的影响权重，利用Elman神经网络方 法，建立微生物修复系统活性评价体系，即微生物修复系统活性状态指标与水质污染指标 之间的复杂关系的量化。具体步骤如下：

第一步利用正交设计方法确立影响因子：碳氮比、温度、pH、溶解氧（DO）对微生物修 复系统活性状态指标氧化还原电位（ORP）、三磷酸腺苷（ATP）、过氧化氢酶（CAT）、脱氢酶 （DHA）、耗氧速率（OUR）的影响权重，统计结果显示对于氧化还原电位（ORP）而言，溶解氧 （DO）影响最大；对于三磷酸腺苷（ATP）而言，碳氮比影响最大；对于过氧化氢酶（CAT）而言， 温度影响最大；对于脱氢酶（DHA）而言，pH影响较大；对于耗氧速率（OUR）而言，pH影响较大；